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成功案例：奧格斯堡應(yīng)用技術(shù)大學(xué)車隊是大學(xué)生方程式汽車大賽世界紀(jì)錄的保持者

2018-12-13 12:17:43·  來源：奇石樂  
　
奧格斯堡應(yīng)用技術(shù)大學(xué)（奧大）StarkStrom車隊制造的無人駕駛電動賽車借助奇石樂速度傳感器，確保連續(xù)、精準(zhǔn)地采集賽車位置和速度數(shù)據(jù)，這是奧大大學(xué)生車隊保持當(dāng)
奧格斯堡應(yīng)用技術(shù)大學(xué)（“奧大”）StarkStrom車隊制造的無人駕駛電動賽車借助奇石樂速度傳感器，確保連續(xù)、精準(zhǔn)地采集賽車位置和速度數(shù)據(jù)，這是奧大大學(xué)生車隊保持當(dāng)前加速類項目世界紀(jì)錄的主要原因之一。
 
學(xué)生方程式汽車大賽是歐洲針對青年工程師最著名的賽事。兩年前，大賽增設(shè)純電動單座無人駕駛汽車競賽項目。奧大StarkStrom車隊從一開始即參加這一項目比賽，并在上賽季取得了加速類項目世界紀(jì)錄的好成績。在這一賽項中，賽車必須以最快的速度，在三米寬、兩旁設(shè)錐形路障的跑道上跑完75米，然后緊急剎車，讓賽車停下來，并且保持剎車后行駛的距離不超過100米。2018年，奧大車隊在霍根海姆賽道的賽段時間和最高車速分別為4.267秒和95公里/小時。
StarkStrom車隊的單座無人駕駛賽車目前保持著大學(xué)生方程式汽車大賽“加速類項目”類世界記錄
 
奧大車隊幾周前在銀石賽道獲得了三項綜合排名的總冠軍，除了獲得“加速賽”單項目冠軍，其他兩項是“Skid Pad”（水平八字繞環(huán)）和“賽道賽”（直道、彎道、S形彎道等組成的賽道）。2019年起，大賽將增設(shè)“汽車越野賽”項目。銀石賽賽前四周，奇石樂為車隊提供了Correvit SF-II對地光學(xué)速度傳感器。“奇石樂傳感器幫了我們大忙。Correvit SF-II結(jié)合慣性導(dǎo)航測量裝置（IMU）可以提供精準(zhǔn)的位置數(shù)據(jù)，同時不受輪胎滑移影響，完美彌補(bǔ)了GPS易受干擾的缺點，”Mathias Pechinger解釋道。Mathias加入車隊已經(jīng)六年，一直擔(dān)任隊長。他正在攻讀應(yīng)用研究碩士學(xué)位，專攻無人駕駛汽車領(lǐng)域，并且即將畢業(yè)。“多虧了奇石樂傳感器精準(zhǔn)的速度信息反饋，我們才能一次性地通過制動測試。”
 
高精度測量技術(shù)——成功的必要條件
 
在本賽季最重要、競爭最激烈的霍根海姆賽道比賽中，StarkStrom車隊勇奪第四名，并保持加速類項目世界紀(jì)錄。奧大電氣工程系教授、工程學(xué)博士Carsten Markgraf強(qiáng)調(diào)了此次比賽成績的重要性：“對于像奧大這樣的小型大學(xué)而言，能與慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）等名校強(qiáng)隊同臺競技，并取得如此好的名次，非常了不起。”而這一好成績的取得需要自動駕駛環(huán)境感知、路徑規(guī)劃等方面的專業(yè)技術(shù)知識。為此，StarkStrom車隊為賽車配備了激光雷達(dá)和攝像系統(tǒng)：對兩者采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以確定賽道位置，并保證賽車不偏離賽道。在2018賽季，車隊為賽車選用了D-GPS設(shè)備來測定車輛的絕對位置，但該設(shè)備啟動緩慢，而且隨時會出現(xiàn)故障。“但是，奇石樂傳感器采集的數(shù)據(jù)可以很好的彌補(bǔ)GPS信號容易丟失的缺陷，”負(fù)責(zé)攝像系統(tǒng)的隊員Christian Scheglmann介紹道，他也正在奧大攻讀應(yīng)用研究碩士學(xué)位。
成功的團(tuán)隊組合：Christoph Winter（IT）、Elena Zehnder（管理）、Christian Scheglmann（圖像處理）、新隊長Dennis Religa、常任隊長Mathias Pechinge和導(dǎo)師Carsten Markgraf教授—這是一支在重要時刻可以緊密團(tuán)結(jié)在一起的團(tuán)隊（從左至右）
 
哪些因素促成車隊取得如此大的成功？首要因素是全身心投入電動車輛應(yīng)用研究并參加非營利性社團(tuán)StarkStrom Augsburg的學(xué)生們。該社團(tuán)利用企業(yè)提供的資金和設(shè)備贊助，幫助青年工程師們將專業(yè)知識在賽道上付諸實踐。Pechinger表達(dá)出了整個車隊對大學(xué)生方程式汽車大賽的看法：“能夠保持世界紀(jì)錄，我們當(dāng)然很自豪，但是這并不是最主要的，學(xué)到新東西才是我們的主要目標(biāo)。這也是我們選擇將‘比賽不是為了跑得更快，而是為了增長才智’作為大學(xué)生方程式汽車大賽中口號的原因。”
成功的人員配置：StarkStrom車隊隊員Elena Zehnder、奇石樂Denis Marschel和奧大Carsten Markgraf教授（從左至右）
 
青年工程師的責(zé)任擔(dān)當(dāng)
 
雖然Markgraf教授可以為學(xué)生們提供指導(dǎo)，但是整個車隊采用企業(yè)式架構(gòu)，大多數(shù)職責(zé)都由學(xué)生自行承擔(dān)。車隊核心成員包括電氣工程師、機(jī)電專家和IT專家，還有同樣重要的商業(yè)經(jīng)濟(jì)分析師。Markgraf教授說：“在車隊中，很多學(xué)生不畏艱難，他們?nèi)〉昧烁咚降某煽儯疫€拓展了個人的視野。他們中的大多數(shù)與其所學(xué)的課程直接相關(guān)，他們將所學(xué)的知識付諸實踐，加深了對知識的理解。”
奇石樂Correvit SF-II賽車傳感器通過專用夾具固定在賽車一側(cè)。
 
大車隊的賽車為微型經(jīng)典單座賽車，必要時也可以安排一名車手駕駛；該賽車完全是在奧格斯堡制造而成。Scheglmann指出，該賽車的無人駕駛功能是在機(jī)械和電子架構(gòu)基礎(chǔ)上新增的。“無人駕駛賽車比傳統(tǒng)賽車復(fù)雜得多。無人駕駛賽車不僅要具有很多必要功能，而且還要具備新增的額外功能。”關(guān)于大學(xué)生方程式汽車大賽，Pechinger補(bǔ)充道：“大賽要求嚴(yán)格，甚至連入場都有嚴(yán)格的要求，例如，入場前必須進(jìn)行制動測試。很多車隊在這一關(guān)已經(jīng)敗下陣來。畢竟，大家都不希望自己投入大量時間和精力制造的賽車由于剎車失靈而撞到墻上！”
 
精度高、高度集成、極小的測量零飄
 
奇石樂Correvit SFII賽車傳感器每5毫秒通過CAN總線傳輸一次實時車速（x軸和y軸），再結(jié)合慣性單元，每2 毫秒計算一次賽車與起點的相對位置。這對完成StarkStrom車隊最拿手的加速賽和Skid Pad項目再合適不過。“奇石樂傳感器通過專用夾具安裝在賽車上，僅需兩三天就可以和賽車集成到一起，”Scheglmann回憶道，“我們一開始并不清楚傳感器提供什么類型的數(shù)據(jù)，但后來我們認(rèn)識到我們只需要一次性集成即可。事實上，集成過程非常簡單，而且傳感器采集數(shù)據(jù)的速度很快，而且整體運作非常穩(wěn)定、可靠。”Pechinger補(bǔ)充說：“奇石樂傳感器提供的數(shù)據(jù)非常精準(zhǔn)，幾乎沒有零飄，在短途運行中幾乎提供100%可靠性的數(shù)據(jù)。”
憑借奇石樂Correvit SF-II提供的精準(zhǔn)、可靠速度數(shù)據(jù)，賽車位置可以每5 毫秒重新計算一次
 
正因為如此，奧大車隊計劃2019賽季不再使用D-GPS設(shè)備。根據(jù)要求，奧大車隊僅采用奇石樂測量技術(shù)和慣性單元，或者采用奇石樂測量技術(shù)、慣性導(dǎo)航測量裝置和SLAM算法（目前正在開發(fā)之中），即可實現(xiàn)導(dǎo)航功能。新導(dǎo)航裝置將于2019年春在柏油路上進(jìn)行大量測試。大學(xué)生方程式汽車大賽也在不斷發(fā)展，未來會推出更具挑戰(zhàn)性的新項目，進(jìn)一步提高比賽水準(zhǔn)。比賽的最終目的不僅是為了讓無人駕駛汽車在賽道上競技，同時還為了有朝一日讓無人汽車真正上路。Markgraf教授總結(jié)道：“奇石樂賽車傳感器是我隊學(xué)生的重要裝備，讓他們得以繼續(xù)開發(fā)賽車的潛力。雖然時不時會有隊員離開，也有新面孔加入，但很明顯，車隊一直都在進(jìn)步：我迫不及待想要看看StarkStrom未來幾年能夠取得怎樣的成績。” 
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